一、引言
為了保證計量系統、氣相色譜分析系統的安全、高效、精確地運行，發揮流量計量系統的技術優勢，及時發現設備和系統故障，本公司開發了《天然氣用超聲波流量計遠程在線診斷及檢測系統-CBM》。該系統用于在線監測天然氣輸送分配情況，實時監測和診斷計量系統、氣相色譜分析系統的運行狀況，并根據現場儀表運行狀況推薦或自動采取相關處理措施、集中匯報運行狀況。
二、建立在線實時CBM系統的必要性
計量系統的正常運行與否直接關系到貿易交接量值的準確性。人為地對計量系統進行定期的遠程查看與核查是準確掌握計量系統運行狀態的有效途徑之一。但需要經過固定的核查周期才能發現問題。比如像一些國家級的天然氣輸送管網、省級液化氣輸送管網這樣的大管線，通常需要約1周才能完成全線的查看與核查。也就是說，發現故障的周期約為1周。而用建立在天然氣管網控制中心的在線實時CBM系統進行檢測，則在天然氣管網控制中心能有效監控現場超聲流量計量系統的運行狀態、能量（液化氣體）輸送的分配情況，及時發現運行中存在的問題和隨著運行時間的增加導致設備老化等潛在問題。
三、在線實時CBM系統簡介
通常，在天然氣管網控制中心的天然氣計量系統CBM中心，除了需要安裝CUI，MON2000和Internet Explore等專用軟件，由專業工程師定期對各站計量系統進行數據存儲、分析和歸類之外，也可安裝在線的實時CBM系統，它可對對全線各站超聲流量計量設備進行實時監測和分析，并在相關指標（如SOS、增益、流速剖面系數等）超出設定范圍之后實時報警，提示監控中心的專家采取相關處理措施。
圖一為該系統的監測界面之一，通過該設備下的指示燈，可以直觀地反映該設備目前的工作狀態：離線（通訊中斷或停用），在線且狀態良好，存在故障（或某項指標超范圍）。它還可直接啟用CUI和MON軟件對現場設備進行進一步的診斷。
該系統還可在每次完成年度維護后，記錄當前的各項指標（如SOS、增益、流速剖面系數等）數值，實時地將流量計運行的數值與之進行比較；它還記錄所有系統的報警，以及它產生的時間，解除的時間等重要信息。
四、在線實時CBM系統技術規格
一）在線實時CBM系統的網絡結構
本在線實時CBM系統是高速傳輸診斷數據、診斷信息和運行狀態的系統，構成本系統的基礎是基于以太網絡的高速遠程診斷網絡系統。圖二是本系統中的數據傳輸基本的網絡結構圖。
圖二、在線實時CBM系統的網絡結構示意圖
二）在線實時CBM系統技術規格
1、網絡數據設計傳輸速度：10Base/T
2、網絡設計設備檢測模式：各站子系統對現場設備輪循掃描，控制中心集中監測各站系統及設備
3、網絡基本通訊模式：
1）在線CBM系統與流量計算機之間的通訊：TCP/MODBUS和TCP/IP
2）在線CBM系統與氣相色譜分析儀之間的通訊：TCP/IP，嵌入MON2000plus!軟件
3）在線CBM系統與超聲流量計之間的通訊：TCP/IP，嵌入CUI Dulex軟件
4、報表數據存儲格式：Excel/PDF
5、歷史曲線趨勢圖：單個設備重要診斷信息可分別生成歷史曲線；
6、檢測與顯示界面：全線設備按站為單位集中顯示運行狀態，每站單獨界面顯示設備詳細診斷數據和結果；
7、系統擴展：具備以站為單位的擴展功能，站內設備數量可選。
三）在線實時CBM系統的功能
正常投運后，在線實時CBM系統主要負責對現場各分輸站的超聲流量計、流量計算機、溫度變送器、壓力變送器和氣相色譜分析儀等設備進行遠程管理和運行狀態指示、診斷。其實現功能按分輸站-設備進行管理：
1、分輸站
1）設備運行報告
按計量回路進行匯總，包括超聲流量計、流量計算機、溫度變送器、壓力變送器的運行狀態、報警信息匯總；
氣相色譜分析儀按站進行匯總，包括運行狀態、報警信息匯總。
2）設備操作信息報告
按站記錄CBM系統值班人員對該站設備的記錄，包括操作人員代碼、操作時間等。
2、超聲流量計
1）運行狀態診斷
記錄超聲流量計五個基本診斷指標數據（包括：各聲道流速、平均流速、各聲道聲速、平均聲速、各聲道信號質量、各聲道增益和各聲道信噪比，按每五分鐘記錄一次），分析上述各指標是否在有效范圍內，若有超出范圍的，則對該流量計進行報警。分析并記錄流速剖面、對稱性等指標，計算并記錄理論聲速，并根據平均流速、溫度、壓力和組分等運行參數的狀況，比較理論聲速與實測聲速的差異（超出設定偏差要求進行報警提示），定期（每月）追蹤一次上述各指標的變化是否在有效范圍之內。
定期生成上述各指標的歷史追蹤曲線。
2）報警記錄
記錄超聲流量計的報警內容和發生的時間、操作員確認的時間以及報警取消的時間。
3、流量計算機
1）運行狀態診斷
記錄超聲流量計、色譜分析儀的通訊狀態，記錄氣體流速、氣組分數據、溫度數值和壓力數值的在用狀態，當與各設備通訊故障時，發出紅色警告等。
2）報警記錄
記錄與流量計算機的通訊狀態以及通訊故障或流量計算機停止運行的時間、操作員確認的時間以及流量計算機恢復的時間。
4、氣相色譜分析儀
1）運行狀態診斷
記錄氣相色譜分析儀的運行狀態、回路組分數據，分析氣體組分數據，當氣體組分出現異常時發出警告提示操作員。
2）報警記錄
記錄氣相色譜分析儀的報警內容和發生的時間、操作員確認的時間以及報警取消的時間；記錄氣相色譜分析儀自標定的時間。
5、壓力變送器
1）運行狀態診斷
記錄壓力變送器與流量計算機的通訊狀態，當出現通訊中斷時發出黃色警告提示操作員。
2）報警記錄
記錄壓力變送器的通訊報警發生時間、操作員確認的時間以及報警取消的時間。
6、溫度變送器
1）運行狀態診斷
記錄溫度變送器與流量計算機的通訊狀態，當出現通訊中斷時發出黃色警告提示操作員。
2）報警記錄
記錄溫度變送器的通訊報警發生時間、操作員確認的時間以及報警取消的時間。
四）在線CBM系統的內嵌專用軟件
1、MON2000 Plus
本軟件內嵌于在線CBM系統，當需要對氣相色譜分析儀進行詳細的診斷和調整時，采用本軟件來進行。
本軟件經設置可自動進行如下操作：
1） 根據設定自動存儲色譜分析圖譜；
2） 根據設定自動存儲報警事件；
3） 根據設定自動存儲事件記錄；
4） 根據設定自動存儲分析報告；
5） 根據設定自動存儲平均數值；
6） 根據設定自動存儲標定數據。
2、CUI Dulex軟件
本軟件內嵌于在線CBM系統，用于對超聲流量計進行詳細的診斷和調整。本軟件基于超聲流量計專業人員間歇性地進行診斷，察看詳細的診斷細節和存儲維護報告，可以是在線CBM系統提出警告之后進行，或是按計劃定期進行。
利用CUI Dulex軟件主要是分析超聲流量計的高級指標，如：橫向流、擾動，漩渦角等。
五、在線實時CBM系統頁面分配
一）界面語言：中文
二）界面分布層級：
整個操作診斷的層級按三級考慮：
1、全線設備狀態總覽
按管線分布地圖顯示各站設備的運行診斷狀態（由顏色和閃爍狀態來表示）。
2、各站計量設備鳥瞰
點擊各站圖標后進入站流程匯總圖（主要顯示計量系統），集中顯示站內計量設備及診斷的狀態（由顏色和閃爍狀態來表示）。
在本頁界面左側為主菜單的按鈕，主菜單包括：CUI Dulex鏈接，Mon 2000 plus鏈接，Internet Explore鏈接，報表管理（包括報警記錄報表和設備信息報表），用戶管理，注冊/退出注冊。
正下方輪巡顯示當前該站重點報警（設備故障）。
設備的不同顏色代表溫度、壓力變送器、流量計和流量計算以及氣相色譜分析儀的不同診斷結果狀態，指示各設備狀態和與流量計算機之間的數據傳輸狀態。
3、計量回路信息匯總
點擊計量回路圖標，顯示該計量回路的詳細運行、診斷圖形和數據，可參考下圖（圖三）界面。
詳細顯示個診斷指標的狀態、數值和診斷結果等內容。
六、在線實時CBM系統的實施
在線實時CBM系統依托于硬件的CBM網絡建設，它的實施在完成CBM診斷網絡建立之后完成。在線實時CBM系統的實施建立在對單站的各項功能滿足天然氣的輸送要求，并得到用戶書面確認后完成實施；在線實時CBM系統的實施需要涉及對現場設備傳輸數據分配的考慮，要求對計量系統部分設備（例如流量計算機）進行通訊數據重新分配，涉及部分現場工作，因此此項目的實施與現場維護共同完成。
七、結束語
天然氣用超聲波流量計遠程在線診斷及檢測系統，實現了天然氣計量數據的遠程、在線、實時采集，對天然氣用超聲流量計進行遠程在線診斷和使用中檢驗。首次實現了對天然氣使用情況的動態實時監測。系統可實時監測天然氣計量系統的運行狀況，并對故障和異常情況進行報警提示，保證了計量系統的正常、準確運行。解決了遠程在線聲速核查和流量核查難題，每年在由國家檢定機構確認的情況下，可將超聲波流量計的送檢周期從2年延長至6年。節約了大量的送檢成本。
